試論溫度對容積式流量計的影響

董桃李 宏 巖 張曉彥

中國石油長慶油田分公司 技術監測中心 （陜西 西安 710021）

試論溫度對容積式流量計的影響

董桃李 宏 巖 張曉彥

中國石油長慶油田分公司 技術監測中心 （陜西 西安 710021）

通過理論敘述、推理與實際檢定數據對比分析的方法，說明了原油流量計在線計量交接中，流量計的檢定溫度與其實際運行溫度不同時，對流量計準確度的影響程度，并提出了參考值。

容積式流量計 誤差曲線 溫度

石油的物理性質是隨溫度和壓力變化的。當以流量計進行交接時，在正常輸油的工藝條件下，由于溫度、壓力、黏度、密度等因素的變化，使得所計量液體體積、密度、黏度以及流量計殼體與轉子之間的間隙發生變化，因而導致計量結果的改變。如溫度降低，原油中石蠟及其它雜質和污濁物黏附在殼體內壁和轉子上，便會改變計量腔的體積，這些都會直接影響流量計的特性曲線。

如果流量計檢定溫度與日常運行溫度相差較大時，就會導致流量計特性曲線的改變，會直接影響計量交接的準確度。

1 依據容積式流量計的原理，分析誤差特性曲線的變化

1.1 工作原理

當被測流體流經計量腔時，流量計的進出口間存在一個壓力差，腰輪轉子在此壓力差作用下旋轉，流量計的流體體積與腰輪轉子的轉數成正比。通過與腰輪軸聯接的變速機構、密封機構和精度修正機構，將腰輪轉子的轉動傳遞到計數器，計數器便可累計流體體積總量。

1.2 誤差曲線

在常規情況下，新安裝的流量計通過磨合運行之后，流量計的誤差曲線與開始時相比向正方向移動，其原因是：計量腔內腰輪轉子各運動部件之間變得圓滑，機械阻力有所減小，各處間隙量合適，漏失量也小，所以誤差曲線正移。

如果流量計超負荷運行或原油中沙子等雜質較多或正常運行2～3年之后，就會出現計量腔內腰輪轉子，磨損或間隙變大，漏失量增大，誤差曲線向負方向移動，但如果原油含蠟較高，或黏度增加，溫度降低，這時誤差曲線可能正向偏移。

2 輸油溫度與檢定溫度不同時對流量計準確度影響量的計算

用活塞式體積管檢定容積式原油流量計計算公式：

式中Vs—標準裝置讀出容積，L;

Ps—標準裝置處的液體壓力表平均值，Pa；

D—體積管內徑，mm;

e—體積管壁厚，mm;

Es—體積管材料的彈性模量，Pa；

βs—標準裝置的體膨脹系數，℃-1；

ts—標準裝置處液體溫度平均值，℃。

油溫的變化對流體體積溫度修正用以下公式：

式中Vs—標準溫度下的流體體積，L；

Vi—測量時的流體體積（即在測量狀態下的體積）,L；

α—所測液體的體積膨脹系數，1/℃或1/K；

ti—測量狀態下的液體溫度，℃或K；

ts—標準溫度,℃或K。

假設流量計的運行時油溫與檢定時的溫度差為1℃時，由體積變化引起的誤差變化為：

礦物油的體積膨脹系數α=6.4×10-4（1/K），因此溫度變化對流體體積是有較大影響的，溫度變化1℃，相同質量的流體其體積相差約0.064%。

油溫影響流量計計量腔容積變化的附加誤差公式：

其中E—工作溫度下實際使用的基本誤差，%；

E1—檢定溫度下的基本誤差，%；

t1—檢定時的液體溫度，℃；

t—流量計運行時的液體溫度，℃；

βm—流量計計量腔材質的體膨脹系數1/℃（流量計計量腔體鑄鋼的體膨脹的系數查表得0.000 036/℃）。

假設流量計的運行溫度與檢定時的溫度差為1℃時，引起的計量腔體體積變化為：

通過上面計算可以看出輸油溫度與檢定溫度比較相差1℃時,對容積式流量計準確度影響是0.003 6%。

輸油溫度變化對流量計的影響量，其數值與實際檢定之間有差別，由于輸油溫度的變化將會引起原油黏度、密度、漏失量等的細微變化，從而帶來誤差的微小變化。

用JHYG-200型活塞式體積管檢定容積式流量計誤差計算公式為：

式中E—流量計基本誤差；

Vm—流量計的測量值（示值），L；

V—修正后標準體積管的體積值，L。

長慶油田某采油廠某聯合站內部使用的LL-00的腰輪流量計2臺，2009年新投入運行，檢定周期為半年，這2臺流量計曾在多個溫度下進行檢定，通過對比找出溫度對流量計特性曲線的影響。

1#流量計溫度為42℃時的流量計檢定結果如表1所示。1#流量計溫度為52℃時再次檢定其結果如表2所示。根據表1、表2可得數據作圖，特性曲線如圖書1所示。

從圖1可以看出隨著溫度的變化流量計特性曲線向正方向移動，流量計流量不變的情況下，溫度變化10℃時其誤差變化約為0.5%。

表1 1#流量計42℃時檢定結果

表2 1#流量計52℃時檢定結果

圖1 1#流量計42℃、52℃時的特性曲線

3 結 論

大型原油交接計量點，由于每日計量原油數量巨大，流量計檢定工作，尤為重要。雙方應遵循公平、公正、合理、合法的原則，切實發揮標準體積管在線檢定的優勢，誠守企業信譽，執行計量法規。由于實際中存在溫度的影響作用，因此要求流量計檢定溫度應與流量計平時運行溫度一致或接近。最好檢定溫度與輸油溫度的變化不超過±3℃。為具操作性，雙方協商后，可量化為流量計在前一檢定周期運行的平均溫度作為此次檢定溫度，以避免溫度差異給流量計檢定結果帶來較大的誤差，從而造成補差油量的失真，造成一方經濟損失。

[1]JJG 667-1997液體容積式流量計檢定規程[S].

[2]JJG 209-2010體積管檢定規程[S].

[3]GB/T 21450-2008原油和石油產品密度在638kg/m3到1074kg/m3范圍內的烴壓縮系數[S].

Through the description and reasoning of theory as well as the comparative analysis of practical detection data,it is expounded that in the online custody transfer metering of crude flowmeter the accuracy of flowmeter is influenced when detection temperature of flowmeter is different from the practical operation temperature,coupled with the presentation of reference value.

volumetric flowmeter;error chart;temperature

董桃李（1981-）,男，現主要從事流量計計量檢定工作。

2012-03-18▎